[发明专利]一种杨木酶解生产葡萄糖的方法

说明书

本发明提供了一种杨木酶解生产葡萄糖的方法，首先利用金属氯化物AlCl₃或CrCl₃对杨木在特定的条件下进行预处理，再向预处理的残渣中加入纤维素酶和表面活性剂进行酶解，通过添加表面活性剂辅助金属氯化物预处理提高杨木酶解效率和葡萄糖得率，减少酶用量，缩短了酶解时间，在酶用量为17.5～20FPU/g杨木预处理残渣下，酶解24h的葡萄糖得率可高达86.94％，有效提升经济效益。

技术领域

本发明属于生物质预处理技术领域，更具体地，涉及一种杨木酶解生产葡萄糖的方法。

背景技术

随着时代的发展，能源和环境问题逐渐突出，生物质能源作为一种新兴可再生资源得到越来越多人关注，其中木质纤维素因其来源广泛，储量丰富且不可食用而被认为是良好的制备生物燃料的原料，木质纤维类生物质制备液体燃料的方法是把该原料中的半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过发酵生产乙醇。

杨木生长速度快，生长周期短，环境适应性强，种植面积十分广泛，资源丰富，是生产生物能源和生物质化学品的重要原料，生物转化杨木制备生物能源与化学品具有较大潜力。而由于杨木抗木质素含量高，在木质纤维素的利用过程中，因木质纤维素自身复杂的结构特征，使得杨木降解屏障强，木质纤维素难以被有效酶解，因此，酶解前的预处理是提高杨木酶水解效率的关键步骤。

预处理通过一定的方式去除木质素并降解半纤维素，引起木质纤维素化学成分的改变，增加酶与纤维素的接触面积，进而提高酶解效率，目前对杨木制备生物燃料过程中常见预处理方法有酸预处理、碱预处理、离子液体预处理和有机溶剂预处理。如专利CN201910212819.7提供了一种利用添加β-葡萄糖苷酶提高乙酸双氧水预处理后杨木的酶水解效率的方法，但该方法仍然存在酶解时间长，酶解时间为72小时，每克干物质添加的酶剂量为20FPU纤维素酶和额外500nkat～1000nkat的β-葡萄糖苷酶，酶用量大，成本高，因此，亟需开发一种能降低经济成本、提高杨木酶解效率的方法。

发明内容

本发明针对目前杨木制备生物能源的酶解过程中酶解时间长，纤维素酶用量大的问题，旨在提供一种通过表面活性剂辅助金属氯化物预处理提高杨木酶解效率的方法，通过特定的杨木预处理方式，再添加特定的表面活性剂辅助杨木酶解，在减少酶用量和缩短酶解时间的前提下，还可有效提高酶解效率，提高葡萄糖得率。

本发明的首要目的是提供一种杨木酶解生产葡萄糖的方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种杨木酶解生产葡萄糖的方法，包括以下步骤：

S1.杨木预处理：取杨木按固液比为1：8～15与水混合，加入0.03～0.15mol/L_水的量加入金属氯化物，在160℃～180℃下进行预处理反应，反应产物洗涤至中性，分离得到杨木预处理残渣；

S2.酶解：取杨木预处理残渣，加入pH＝4.5～5.0的缓冲溶液、纤维素酶以及表面活性剂，进行酶解；

其中，所述金属氯化物包括AlCl₃或CrCl₃；步骤S2所述杨木预处理残渣、缓冲溶液、表面活性剂的质量比为1g：50mL：0.1～0.4g。

本发明上述方法中，对杨木的预处理采用金属氯化物AlCl₃和CrCl₃，采用路易斯酸预处理将半纤维素降解为木糖，去除木质素，进而促进后续酶解过程；缓冲溶液可以维持酶所需要的正常pH值，大大降低pH值变动，防止pH值发生大幅变动而导致的酶活下降或丧失；添加表面活性剂可以增加纤维素的可达表面积，且对木质素的化学组成影响较小，可以吸附到木质素中，防止酶的非生产性吸附，进而提高葡萄糖得率。

在其中一些优选实施例中，步骤S1所述杨木与水的固液比为1：10，见实施例1～12。